内窥镜下L形开锁器痕迹检验的研究

朱红慧，明小刚，娄 岩

（1.南京森林警察学院，江苏 南京 210046；2.南京市公安局 刑事科学技术研究所，江苏 南京 210001）

L形开锁器是替代钥匙开锁（也称技术开锁）的一种工具，目前利用其作案的案件一直呈上升趋势，因缺乏相关的痕迹检验方法，开锁器痕迹利用率一直很低。L形开锁器因外形类似L形而得名。开锁时将其沿锁芯孔槽伸入锁孔内，用L形的头部顶压弹子，同时结合一个附件拨片给锁芯施加扭转力矩，实现开锁，并在锁芯相关部件上留下痕迹。锁芯内部结构复杂，痕迹位置深，无法通过肉眼或普通显微镜直接观察。现有的痕迹检验方法是通过拆解锁具，分解锁芯的各部件，利用普通显微镜对分布于锁芯部件上的痕迹进行观察，但对于遗留在锁芯钥匙槽上的痕迹无法直接用显微镜进行观察。上述方法带有一定的盲目性，部分痕迹在锁具解剖过程中易遭到破坏，有时还因操作不甚弄错弹子的位置而使检验结果失去价值。

内窥镜具有进入窄小工作通道，达到较为深的部位，将视野深在部位的结构放大，对无法进入的区域进行检查与观测的优点。内窥镜技术已在临床医学的探查、诊断、手术治疗和工业无损检测中得到了广泛的应用。在刑事技术领域中的利用，尤其是利用内窥镜对技术开锁痕迹进行检验未见报导。本研究拟通过对内窥镜的调查分析，确定适用内窥镜的选择方法，在对锁芯结构进行解剖分析的基础上，利用拆解锁具的方法（以下简称“拆解法”）和内窥镜观察的方法（以下简称“内窥镜法”）对遗留在锁芯中的痕迹进行观察，通过对两种方法检验结果的比较，探索、验证内窥镜条件下检验技术开锁痕迹的可行性。

1 内窥镜的种类、结构、工作原理及适用选择

内窥镜有工业和医用之区别，但无论是工业内窥镜还是医用内窥镜从制造原理上可分为硬管镜、纤维镜和电子镜三种。硬管内窥镜由工作镜管、目镜、光源接口三部分组成。工作镜管由外镜管、内镜管、光学镜片、光导纤维四部分组成，光学镜片是由许多柱状透镜组成并在内镜管内形成光学系统，光导纤维在内、外镜管之间负责照明光的传输[1]。通过文献分析得知，硬管内窥镜的镜管长度为50～150 mm，镜头直径为5～0.5mm[2]，可伸入细小设备内部进行直接观察。若将硬管式内窥镜中的传象透镜系统换成传象光纤束，外套管换成弹簧导管，利用光纤束既可传象、又柔软可弯曲的特性，便制成了在一定程度上可以任意弯曲的纤维镜（又叫柔性内窥镜）[3]。柔性内窥镜的镜管长度为1000～10000mm，镜头直径为 1～8mm[2]，适合在管道中使用，能随意拐弯，让视距延长。电子内窥镜是一种集光、机、电等高精尖技术于一体的电子光学仪器，是继硬管镜和光导纤维内镜之后的第三代内窥镜。其主要由内窥镜（endoscopy）、电视信息系统中心（video information system center）和电视监视器（television monitor）三个主要部分组成[4]。它的成像主要依赖于连接镜身的微型图像传感器（CCD），CCD就像是一台微型摄像机，将摄取的图像传送到图像处理器处理后，在电视监视器的屏幕上显示图像，用于观察、分析且可供多人同时观看、研究，有利于案件的讨论和分析，也有利于开锁痕迹的实验教学。

综上所述，用于开锁痕观察的内窥镜选择关键是窥镜的款式和镜头直径必须与锁芯的结构相匹配。内窥镜镜头的外直径必须小于锁芯钥匙槽的宽度（锁芯钥匙槽的宽度一般在2.5mm以下），基于钥匙槽的结构特点，技术开锁痕迹检验应选择硬性直杆式硬管内窥镜，且管径以小于1 mm为宜。本研究选择了直径为1 mm和0.5 mm的ITI微型工业直杆式硬管内窥镜ITI。此镜可以通过目镜与摄像头拆卸切换，实现硬管镜和电子镜的双重性功能，通过相互可以置换的前视套筒和侧视套筒实现物镜的直视和斜视观察。

2 材料和方法

2.1 材 料

ITI12400微型直杆式硬管内窥镜（美国ITI公司）、三维视频体视显微镜（日本HIROX公司）、KH-300V/KH-300VD软件、实验锁具、L形开锁器、解锁工具。

2.2 方法

（1）首先选取插芯门锁、球形门锁、弹子挂锁各28把（总共84把锁具）、将三种锁具平均分成两组编号A、B，其中A组用原配钥匙进行约500次模拟使用实验，B组作为空白对照样本。

（2）利用L形开锁器对A组的各种锁具进行开锁实验后，再平均分成两组编号为A-1和A-2，将B组各种锁具平均分成两组编号为B-1和B-2。

（3）对A-1和B-1的各种锁具按自然顺序编号后，用解锁工具进行拆解，分解锁芯中的弹子、弹簧等部件，将拆解的部件按照锁具的结构顺序按放在橡皮泥上，用KH-300V/KH-300VD软件拍照记录，利用体视显微镜对遗留在锁芯各部件上的加工痕迹、使用痕迹、L形开锁器痕迹进行观察，对两组锁具的痕迹进行比较。

（4）用内窥镜对A-1和B-1的锁芯结构进行分析研究，探寻内窥镜的检验工作通道；用内窥镜按照⑶的观察顺序对A-2和B-2组锁具各部件上的不同痕迹进行观察，对两种检验痕迹方法所得的结果进行比较。

（5）归纳总结内窥镜检验L形开锁器痕迹的方法。

3 结果

3.1 锁芯的解剖结构

图1 锁芯结构与孔型槽形态

通过实验发现，锁芯为圆柱形，沿圆柱的直径开有轴向贯通的孔槽（这就是通常所说的钥匙槽），孔槽使圆柱形锁芯呈纵向开口状，开口的宽度与原配钥匙的脊背相等[5]。孔槽内部由凹陷和凸起两部分结构组成，凸起的部分称之为方筋，凹陷的部分叫匙槽，方筋和匙槽将锁芯的内部分割成大小不等的多个狭长空间。不同款式的锁具其孔槽的形态和方筋的数量各不相同，从锁芯的外端面可以区分孔槽的形态和观察到方筋的数量，常见的孔槽的形态有直线形、折线形、和曲线形等多种形式（见图1）[6]。其中，凸齿钥匙开启的锁具多为折线形和直线形，平板凹齿钥匙开启的锁具有直线形和曲线形两种类型（以下就以此为两种类型锁具的代称），本研究选择了这两种类型的孔槽锁具作为研究的对象。假如沿锁芯圆柱的直径作一条直线，并将这条直线作为孔槽截面的长轴，那么长轴的垂线则为孔槽截面的短轴，凸齿钥匙开启的锁具其圆头弹子则径向排列于孔槽的里侧，并与孔槽的长轴平行，弹子球面朝向孔槽的开口方向，这种类型锁具的孔槽内一般有1～3条方筋，其中必有一条阻挡于弹子球面的前方。平板凹齿钥匙开启的锁具圆头弹子则径向排列于孔槽的三分之一处，并与孔槽的短轴平行，圆头弹子球面朝向孔槽臂，在孔槽内一般有2～4条方筋，且必有两条分列于圆头弹子的左右两侧。

3.2 内窥镜观察锁具痕迹的方法与结果

由于锁芯复杂的结构，拟观察的痕迹处于锁芯不同的空间，因此，利用内窥镜对遗留在锁芯中的L形开锁器痕迹进行观察时，要根据痕迹所处的位置选择不同的工作路径和角度，分别进行操作观察。

3.2.1 圆头弹子球面痕迹的观察

将内窥镜的各部件按照实验室的使用方式进行连接、安装（ITI12400微型直杆式硬管内窥镜有实验室和现场两种观察模式，即在摄像头和目镜之间切换），将侧视套管装配于镜头的外侧。根据锁芯孔槽的不同形态，确定内窥镜进入锁芯观察痕迹的工作通道。凸齿钥匙开启的锁具，内窥镜从圆头弹子球面前端外侧的匙槽与方筋交界处进入，平板凹齿钥匙开启的锁具，内窥镜从位于圆头弹子上方的匙槽左右直角处进入。窥镜从既定的工作通道插入孔槽后，保持镜管紧贴孔槽壁并移动镜头，直至在视频上看见圆头弹子球面的影像，通过旋转内窥镜的侧视套管调整镜头的角度寻找到位于圆头弹子球面上的痕迹，旋转窥镜焦距控制圈，调整焦距使图像达到清晰，用KH-300V/KH-300VD软件记录观察到的痕迹（见图2）。

图2 内窥镜下弹子球面痕迹

3.2.2 圆头弹子柱面痕迹的观察

凸齿钥匙开启的锁具，弹子柱面与匙槽壁之间的距离较小（一般小于1 mm），应选择用0.5 mm的内窥镜进行柱面痕迹的观察。具体操作方法：镜管从弹子球面前方的方筋直角处进入孔槽，调整镜头的观察角度，或沿弹子柱面与孔槽壁之间的空隙插入孔槽，并移动镜头至理想的观察角度，注意与弹子柱面保持距离，否则可能造成内窥镜镜头的损坏。平板凹齿钥匙开启的锁具弹子柱面与两侧孔槽壁的间隙较大（一般在2～2.5mm），远大于内窥镜镜头直径，弹子柱面痕迹的观察用1mm的内窥镜分别从圆头弹子两侧的匙槽进入，可以平移镜头从多个角度观察到弹子两侧柱面上的痕迹（见图3）。

图3 内窥镜下弹子柱面痕迹

3.2.3 孔槽壁上痕迹的观察

通过拆解法研究发现，L形开锁器开锁时除了在弹子球面上集中留下痕迹外，还会在与球面相毗邻的部件上留下痕迹。因此，在利用内窥镜进行L形开锁器痕迹检验时，有必要先确定孔槽内部的结构与圆头弹子之间的位置关系。弹子着生于弹子孔，弹子孔口是检验孔槽壁痕迹的第一个标志，其表面时常留有L形开锁器的痕迹。具体操作方法：在观察柱面痕迹时，向弹子基部平移镜头或调整镜头角度就可以实现该处痕迹的观察。通常在圆头弹子的正前方或左右两侧有方筋的阻档，这是孔槽壁痕迹检验的第二个标志。方筋在内窥镜下表现为当镜头向前移动时可见一侧有铁轨样凸起，侧视观察凸起顶端，有时可见凹陷状痕迹。内窥镜检验孔槽壁痕迹的第三个标志是与圆头弹子球面相对的匙槽壁，检验此部位痕迹的具体方法：在观察弹子球面痕迹时，将内窥镜旋转180°就能观察到匙槽壁上的加工痕迹或散落其间的L形开锁器痕迹（见图4）。

图4 内窥镜下孔槽壁上痕迹

4 讨论

4.1 内窥镜工作通道的选择与进入

进行内窥镜下L形开锁器痕迹的观察，正确选择工作通道至关重要。研究发现，因不同锁具锁芯结构存在着差异，内窥镜下痕迹观察工作通道不尽相同。例如：凸齿钥匙开启的锁具，圆头弹子位于孔槽一侧，弹子球面前端空间相对较大，球面前端的匙槽与方筋交界处可作为内窥镜工作通道，柱面周围空间相对较小，只能将柱面与四周的空隙作为工作通道；平板凹齿钥匙开启的锁具，圆头弹子位于孔槽三分之一处，弹子球面紧挨孔槽壁，其间的空隙是弹子球面痕迹观察通道，柱面两侧是钥匙槽的位置所在，左右两侧匙槽直角处是其痕迹观察的天然工作通道。因此，在进行痕迹观察前，首先通过锁芯外端面的形态辨别锁芯孔槽的类型，确定锁芯孔槽的类别，根据锁芯孔槽的结构特点判断圆头弹子在孔槽中所处的位置及弹子球面的朝向，再根据上述的结构条件确定内窥镜的工作路径。通过解剖锁具实验发现，锁芯匙槽与圆头弹子之间多有方筋阻隔，阻截了内窥镜直达弹子表面的视野。因此，内窥镜的工作通道的选择应遵循与圆头弹子相同或相邻的空间，使内窥镜视野能够直达观察目标的原则。

内窥镜进入工作通道的方法是进行锁芯痕迹观察的又一个关键，我们通过实验总结出两种操作方法：（1）移动内窥镜法，即通过旋转工作手轮移动内窥镜，将窥镜探针式镜头按照既定的工作通道渐渐插入孔槽，同时保持窥镜镜头紧贴孔槽壁向前移动，探寻遗留在各部件上的痕迹。（2）移动锁具法，即通过移动锁具，将镜头一次插入到锁芯的尽头，调整内窥镜的工作距离后，再操作内窥镜的移动工作手轮，使内窥镜反方向逐渐朝锁孔外移动，观察各部件上的痕迹。前一种方法存在因旋转工作手轮不甚而损坏镜头的潜在危险，后一种方法在操作上相对更安全。

4.2 内窥镜下检验技术开锁痕迹的可行性

实验发现，钥匙最小厚度为1.5 mm，而内窥镜镜头最小直径为0.5mm，给内窥镜条件下检验锁芯中的痕迹提供了充分的条件。内窥镜检验法借用钥匙的工作路径，且自带光源和摄像系统，痕迹经放大后传至显示屏，相当于将深在而狭小的视野放大、变浅，实现对锁芯内部空间的显露，使检验操作更容易，同时内窥镜检验保持了痕迹之间的位置不变。

通过研究发现，L形开锁器开锁时因L形头部对弹子球面反复压拨、拉划：（1）会在圆头弹子的球面留下擦划或印压痕迹，会因为开锁器进出钥匙孔槽或在锁孔内来回运动；（2）会在弹子柱面上留下刮擦痕迹；（3）会在平头弹子柱面留下剪切痕迹；（4）会在弹子孔口附近留下擦划痕迹；（5）会在钥匙槽上留下印压或擦划痕迹。其中，（1）、（2）、（3） 痕迹利用显微镜可以直接观察，（4）、（5）则必须通过锯解锁芯才能实现观察，操作较为复杂。利用内窥镜进行上述痕迹的观察除平头弹子柱面上的痕迹外，均可实现镜下的直接观察，操作较为方便，同时也有利于案件的讨论和实验教学。根据84把锁具实验结果归纳发现，内窥镜检验法在痕迹的形态、类型、遗留部位的判断与拆解法的差异无显著性。内窥镜下观察痕迹的范围可达到传统方法的检验效果（见表1～3）。

研究发现，L形开锁器开锁时圆头弹子球面是其主要的攻击目标。因此，圆头弹子球面上遗留的是主要痕迹，与其相邻部件上的痕迹则是在攻击弹子球面时附带形成的痕迹。这些痕迹与主痕迹之间的相互位置关系，一方面，可以反映开锁工具在锁芯中的运动轨迹，形成L形开锁器固有的痕迹组合特征；另一方面，也反映不同人操作工具的习惯特征，这两种特征只有在保持痕迹原始的位置关系的条件下才能存在。拆解法必须将疑有痕迹的各部件分解后进行分别检验，使单个痕迹能够得到充分的分析检验，这种检验操作方法不仅使原有部件的位置关系发生了变化，痕迹原有的方向、角度和相互之间的位置关系也因此发生了改变，难以进行痕迹原始位置关系的重建，客观上造成了对上述两种组合特征的破坏（实践中只能依据痕迹所处的部件，结合锁芯的结构分析推断痕迹组合特征与工具运动轨迹之间的关系）。内窥镜检验法则因其对锁具内部痕迹的无损伤检验，避免了对痕迹组合特征和习惯特征的影响。

表1 84把锁具实验结果

表2 拆解法与内窥镜法对锁芯不同部位上痕迹观察效果的比较

表3 拆解法与内窥镜法对锁芯不同部位上痕迹种类辨别效果的比较

5 结论

通过研究证明，弹子锁锁芯的结构与内窥镜设备的发展水平具备了内窥镜检验开锁痕迹的物质条件。总结实验研究结果，内窥镜检验开锁痕迹的方法是：选择适合的内窥镜镜头，根据锁芯的款式确定内窥镜检验开锁痕迹的工作通道，从移动内窥镜法和移动锁具法两种操作方法中，选择合适的进入工作通道的方式，实现对开锁痕迹的观察。内窥镜下可以观察到圆头弹子球面和柱面上的痕迹、位于弹子孔孔口附近的痕迹以及遗留在孔槽壁上的痕迹。当然，内窥镜检验法作为开锁痕迹检验提供的一种新方法，目前还处于摸索阶段，存在很多问题。如由于内窥镜直径较小，镜头的通光量受限，痕迹图像的明亮程度不够，目前的内窥镜显像系统是单眼图像，显现的目标图像缺乏立体感，内窥镜下观察时，对于被方筋阻挡的痕迹以及位于平头弹子柱子面上剪切痕迹如何观察，还有待于进一步研究。

[1] 李宇峰.硬管内窥镜的使用维护及保养[J].林业科技情报，2009，（1）：128-129.

[2] 内窥镜基础知识[EB/OL].（2008-10-12）[2011-03-05].http：//www.newaker.com/art-32387.html

[3] 康泉.工业内窥镜在无损检测方面的应用[J].压力容器，1988，（5）：85－86.

[4] 李向红，唐伟，张德昌.内窥镜的工作原理和维护保养[J].医疗设备信息，2007，（7）：94－95.

[5] 李振健.普通机械锁钥匙痕迹检验[J].江苏警官学院学报，2006，（4）：168－170.

[6] 熊建平.机械锁具的技术性开启方式及痕迹检验浅析[D].第六届全国痕迹检验技术交流会论文集，2010.